[发明专利]高强高韧性轻集料混凝土的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种轻集料混凝土的制备方法。

背景技术

轻集料混凝土具有轻质、耐久、节能、环保等优点，在大跨度结构工程如钢箱梁桥面铺装、高层建筑等具有广阔的应用前景，但轻集料混凝土的强度和韧性均较低，实际工程应用的强度等级不超过LC50，断裂韧性指数η₃₀不到15，难以满足大型工程、高层建筑对强度和韧性的要求，在很大程度上限制了轻集料混凝土的应用。导致以上问题的主要原因是轻集料自身的颗粒强度较低，且颗粒布满微裂纹易断裂，轻集料本身多孔、质地软，在荷载的作用下，易在轻集料内部孔隙或裂纹处产生应力集中，引发裂缝扩展。而轻集料的弹性模量较低，不能抵制变形和裂缝扩展。针对以上强度和韧性不足的问题，在提高轻集料混凝土强度的技术方面目前主要有两种方法，一种是在混凝土中掺加硅灰、使用高标号水泥、增加水泥用量即提高水泥石的强度等方法，此种方法造价较高，混凝土的收缩、徐变及脆性增大，韧性降低；另一种方法是提高轻集料的密度，从而到达提高轻集料强度的目的，这样虽然提高了轻集料的强度，从而提高混凝土强度，但同时也增加了轻集料的自重，使混凝土的密度增大。在增加高强轻集料混凝土韧性的技术方面，主要通过掺加钢纤维来实现，但这些方法虽然能有效地改善脆性、提高韧性，但是提高幅度有限，主要是由于集料自身存在大量微裂纹，弹模较低，易造成应力集中，导致裂纹扩展而断裂，限制了钢纤维的增韧作用，而且会降低混凝土的工作性，同时，钢纤维的掺量过大会提高轻集料混凝土的自重，且钢纤维会因为发生锈蚀而大幅度降低轻集料混凝土的性能，导致混凝土发生破坏。使用高强轻集料虽然能够有效增加混凝土的强度，但是目前高强轻集料的颗粒强度主要在6.0～8.0MPa，且布满微小裂纹，所以难以配制出高韧性、高强度轻集料混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高韧性轻集料混凝土的制备方法，该方法制备的轻集料混凝土具有高强度、高韧性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：高强高韧性轻集料混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)轻集料的增强增韧预处理：

(1)轻集料的增韧预处理：将轻集料置入密封容器中，用真空泵抽真空至负压0.05～0.10MPa，然后向容器中注入聚合物乳液，聚合物乳液的固含量为20～60％(质量)，保持稳定的负压条件下静置0.5～3h，将静置后的轻集料捞取在相对湿度60±5％，温度25±2℃条件下养护1～3天，得增韧预处理轻集料；

(2)增强增韧再处理：按质量比为：水∶水泥∶硅灰∶膨胀剂：＝1∶(3.00～3.40)∶(0.30～0.60)∶(0.10～0.15)，选取水、水泥、硅灰和膨胀剂，按水泥用量的0.8～1.65％(质量)选取聚羧酸高效减水剂，按水泥用量的5～10％(质量)选取聚合物乳液，聚合物乳液的固含量为20～60％(质量)，按水泥浆的体积用量为1.0～1.5kg/m³选取聚丙烯纤维；将水泥、硅灰、膨胀剂、聚丙烯纤维、聚羧酸高效减水剂、聚合物和水搅拌均匀制成增强增韧再处理浆体；将增韧预处理轻集料放入增强增韧再处理浆体中，搅拌1～3min后取出，在相对湿度90±5％，温度25±2℃条件下养护2.5～3.5天，得增强增韧再处理轻集料；

2)高强高韧性轻集料混凝土的制备：

按质量比为：水∶增强增韧再处理轻集料∶水泥∶细集料∶矿物掺合料＝1∶(3.00～3.50)∶(2.90～3.50)∶(3.80～3.95)∶(0.15～0.40)，选取水、增强增韧再处理轻集料、水泥、细集料和矿物掺合料；按水泥用量的0.8～1.65％(质量)选取聚羧酸高效减水剂，按增强增韧再处理轻集料体积的2.5～9.0kg/m³选取有机仿钢丝纤维，按矿物掺合料和水泥用量的10～20％(质量)选取聚合物乳液，聚合物乳液的固含量为20～60％(质量)；

将细集料、聚羧酸高效减水剂和聚合物中，先加入增强增韧再处理轻集料、矿物掺合料、水泥，再加有机仿钢丝纤维干拌30～60s，然后再加水搅拌均匀，得高强高韧性轻集料混凝土。

所述的轻集料为：粒径5～16mm、表观密度1200～1500kg/m³、堆积密度700～1100kg/m³、筒压强度≥6.5MPa的粘土陶粒、页岩陶粒或粉煤灰陶粒。

所述的聚合物乳液为苯丙乳液或聚乙烯醇乳液，固含量为20～60％(质量)。

所述的水泥为：强度等级42.5或52.5的普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥。